JP2017090860A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】映像源を車両のウィンドウに近い位置に配置した場合でも、良好な視認性を得ることができる表示装置を提供する。【解決手段】表示装置１０は、Ｐ波の映像光を投射する映像源１１と、車両のウィンドウＷ２に設けられ、映像源１１から投射された映像光の一部を観察者側に反射させる光学シート２０とを備え、映像源１１は、光学シート２０へ投射される映像光の入射角θａが光学シート２０へ投射された映像光の反射率がゼロとなる入射角θｂに対して（θｂ−１０）〜８５°の範囲となるように設定され、光学シート２０は、第１傾斜面２２１ａ及び第２傾斜面２２１ｂを有する単位光学形状部が複数配列された第１光学形状層と、前記第１光学形状層の前記単位光学形状部が設けられた側の面に積層された第２光学形状層と、第１傾斜面２２１ａ上の少なくとも一部に形成され、入射した光の一部を反射し、その他を透過させる反射層２５とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、映像源から投射された映像光を表示する表示装置に関する。

ヘッドアップディスプレイ（以下、「ＨＵＤ」ともいう）は、映像源からフロントウィンドウに映像光を投射し、運転者に対して各種の映像を表示する車両（例えば、自動車、航空機、船舶、鉄道用車両、産業用車両）用の表示装置である。
従来、自動車のフロントウィンドウには、一対のガラス板の間に飛散防止用の中間層を挟み込んだ合わせガラスが使用されている。この合わせガラスにＨＵＤの映像光を投射すると、光の屈折により映像光が二重に見えることがある。そこで、光の屈折を制御するために、中間層の断面を楔形状とした合わせガラスが提案されている（特許文献１参照）。

特許第２８１５６９３号公報

フロントウィンドウに映像光を投射する映像源は、インストルメントパネルの運転席側に配置されることが多い。しかし、インストルメントパネルの運転席側の領域には、ハンドル、計器類等が多数配置されるため、映像源を配置する場所を確保することが難しい場合がある。映像源を配置する場所を確保するために、映像源をフロントウィンドウに近い位置に配置すると、フロントウィンドウに対する映像光の入射角が大きくなり、鏡面反射が起こりやすくなる。フロントウィンドウに鏡面反射が起こると、観察者には映像光と鏡面反射による光とが重なって見えてしまうため、視認性が低下する。このような視認性の低下は、フロントウィンドウに限らず、例えば、サイドウィンドウに映像光を投射するために、映像源をサイドウィンドウに近い位置に配置した場合にも起こり得る。

本発明の課題は、映像源を車両のウィンドウに近い位置に配置した場合でも、良好な視認性を得ることができる表示装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されない。
・第１の発明は、車両内の観察者に対して情報を表示する表示装置（１０）であって、Ｐ波の映像光を投射する映像源（１１）と、前記車両のウィンドウに設けられ、前記映像源から投射された映像光の一部を観察者側に反射させる光学シート（２０）とを備え、前記映像源は、前記光学シートへ投射される映像光の入射角θａが、前記光学シートへ投射された映像光の反射率がゼロとなる入射角θｂに対して、（θｂ−１０）〜８５°の範囲となるように設定され、前記光学シートは、第１傾斜面（２２１ａ）及び第２傾斜面（２２１ｂ）を有する単位光学形状部（２２１）が複数配列された第１光学形状層（２２）と、前記第１光学形状層の前記単位光学形状部が設けられた側の面に積層された第２光学形状層（２３）と、前記第１傾斜面上の少なくとも一部に形成され、入射した光の一部を反射し、その他を透過させる反射層（２５）と、を備える表示装置である。
・第２の発明は、第１の発明の表示装置（１０）であって、前記第１傾斜面（２２１ａ）において、前記反射層（２５）及び前記反射層が形成されていない部分は、前記光学シート（２０）の厚み方向に垂直且つ前記単位光学形状部（２２１）の配列方向に垂直な方向に延在すると共に、前記単位光学形状部の配列方向に並んで設けられていることを特徴とする表示装置である。
・第３の発明は、第１又は第２の発明の表示装置（１０）であって、前記光学シート（２０）は、前記ウィンドウの観察者側に貼り付けられていることを特徴とする表示装置である。
・第４の発明は、第１又は第２の発明の表示装置（１０）であって、前記光学シート（２０）は、前記ウィンドウにおいて、観察者側に配置される第１透明基板（３１）と、前記第１透明基板の観察者と反対側に配置される第２透明基板（３４）との間に配置されていることを特徴とする表示装置である。

本発明によれば、映像源を車両のウィンドウに近い位置に配置した場合でも、良好な視認性を得ることができる。

第１実施形態の表示装置１０を配置した自動車１の運転席周辺を示す図である。 第１実施形態の表示装置１０を説明する図である。 第１実施形態の光学シート２０を説明する図である。 第１実施形態の光学シート２０の製造方法を説明する図である。 警告表示システム１００の構成を示すブロック図である。 第２実施形態の表示装置１０Ａを説明する図である。 第３実施形態の表示装置１０Ｂを説明する図である。 映像源１１を右サイドウィンドウＷ２の窓枠７に配置した例を説明する図である。

以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。また、本実施形態の各図においては、部材の断面を示すハッチングを適宜に省略する。
本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての例示であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
本明細書中において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の表示装置１０を配置した自動車１の運転席周辺を示す図である。図１（ａ）は、自動車１の運転席からフロントウィンドウＷ１側（自動車１の進行方向）を見た状態を示す図である。図１（ｂ）は、運転席から見たときの右サイドウィンドウＷ２を説明する図である。図２は、第１実施形態の表示装置１０を説明する図である。

なお、以下に示す各図及び説明においては、理解を容易にするために、右サイドウィンドウＷ２の上下方向をＺ方向、厚み方向をＹ方向、左右方向をＸ方向とする。ここで、上下方向（Ｚ方向）のうち−Ｚ側を下側とし、＋Ｚ側を上側とする。また、厚み方向（Ｙ方向）のうち＋Ｙ側を背面側とし、−Ｙ側を運転席側とする。また、左右方向（Ｘ方向）のうち−Ｘ側を左側とし、＋Ｘ側を右側とする。

本実施形態の自動車（車両）１は、図１に示すように、車内側から見て、フロントウィンドウＷ１の右側に運転席が設けられ、フロントウィンドウＷ１の下方側に内装パネル２が配置されている。内装パネル２は、フロントウィンドウＷ１の下方側に配置された化粧パネル（ダッシュボード）であり、右側に操縦桿となるハンドル３、速度計等の計器類４が配置されている。

フロントウィンドウＷ１の右側には、右サイドウィンドウＷ２及び右サイドミラーＭ１が配置されている。右サイドウィンドウＷ２は、自動車１の右側に設けられたドアＤ１の内部に昇降可能に支持されている。右サイドミラーＭ１は、ドアＤ１の外側であって、運転者に視認可能な位置に配置されている。また、フロントウィンドウＷ１の左側（助手席側）には、左サイドウィンドウＷ３及び左サイドミラーＭ２が配置されている。左サイドウィンドウＷ３は、自動車１の左側に設けられたドアＤ２の内部に昇降可能に支持されている。左サイドミラーＭ２は、ドアＤ２の外側であって、運転者に視認可能な位置に配置されている。

フロントウィンドウＷ１の上方側には、天井部５が設けられている。天井部５は、自動車１に設けられた前後の座席（不図示）の上方を覆う部材である。天井部５において、フロントウィンドウＷ１側の中央部には、バックミラー６が配置されている。また、天井部５において、右サイドウィンドウＷ２に近い位置には、映像源１１（後述）が配置されている。

表示装置１０は、走行している自動車１の右側前方又は右側後方に存在する歩行者、障害物、他の自動車等（以下、「対象物」ともいう）の接近を知らせる警告用のメッセージを、右サイドウィンドウＷ２に表示する装置、いわゆるＨＵＤである。なお、本実施形態では、表示装置１０を、自動車１の運転席に搭載されるＨＵＤとして説明するが、これに限らず、鉄道車両、船舶、航空機等に搭載されるＨＵＤであってもよい。

表示装置１０は、映像源１１と、光学シート２０とを備えている。表示装置１０は、映像源１１から出射した映像光を、右サイドウィンドウＷ２を介して運転席側に投影する。具体的には、表示装置１０は、映像源１１から出射された映像光を右サイドウィンドウＷ２へ入射させ、光学シート２０において、運転者の眼Ｅに向けて映像を反射させる。運転者は、右サイドウィンドウＷ２に表示されるメッセージ（映像）を見ることにより、進行方向から視線を大きく反らすことなしに、進行方向の右側前方又は右側後方に存在する対象物の有無を把握することができる。なお、右サイドウィンドウＷ２に表示される映像は、メッセージに限らず、他の映像（例えば、歩行者等の対象物を表すシンボルマーク等）であってもよいし、これらの映像とメッセージとの組み合わせであってもよい。

映像源１１は、映像光を投射するプロジェクタであり、ＬＥＤ、ＬＤ等の光源と、液晶、有機ＥＬ、ＣＲＴ等の表示デバイス（いずれも不図示）とを備えている。また、映像源１１は、後述する透過型スクリーン、投射光学系及び偏光フィルタ（いずれも不図示）を備えている。

透過型スクリーンは、液晶表示デバイスで形成された映像光（映像情報）が実像として投影される光学部材である。透過型スクリーンに投影された映像光は、拡散しながら投射光学系へ出射する。
投射光学系は、透過型スクリーンから出射された映像光の向きを制御して、ほぼ平行な光として出射するレンズ群である。

偏光フィルタは、投影光学系から出射された映像光からＳ波（横波）の偏光成分をカットし、Ｐ波（縦波）の偏光成分を有する映像光を出力する光学素子である。なお、偏光フィルタの代わりに、光源側において、ビームスプリッタにより映像光からＰ波のみを分離してもよい。その場合に、ビームスプリッタの出射側に更に偏光フィルタを配置し、ビームスプリッタから出射した映像光に含まれる余分なＳ波をカットするように構成してもよい。

映像源１１は、図１（ａ）に示すように、天井部５の右サイドウィンドウＷ２に近い位置に配置されている。映像源１１からは、右サイドウィンドウＷ２の光学シート２０に対して、下向きに映像光が投射される。映像源１１は、図２に示すように、映像光が入射角θａで光学シート２０へ投射されるように位置及び角度が設定されている。ここで、映像光の入射角θａは、光学シート２０のシート面と直交する垂線Ｐに対する角度である。

入射角θａは、光学シート２０へ投射された映像光（Ｐ波）の反射率がゼロとなる入射角（ブリュースター角）をθｂとした場合、（θｂ−１０）〜８５°の範囲に設定される。例えば、光学シート２０（第２基材部２４）へ投射された映像光の反射率がゼロとなる入射角θｂが６０°である場合、映像光の入射角θａは、５０〜８５°の範囲に設定される。このように、映像源１１は、Ｐ波の偏光成分を有する映像光を投射するため、光学シート２０への入射角θａをより大きくすることができる。言い換えると、映像源１１を天井部５の右サイドウィンドウＷ２に近い位置に配置した場合でも、光学シート２０の表面における鏡面反射を抑制することができる。なお、入射角θｂは、映像光が投射される表面（本例では第２基材部２４）の材質により異なる。

光学シート２０は、光透過性を有するシート状の積層材であり、図１（ｂ）に示すように、右サイドウィンドウＷ２の室内側の全面に貼り付けられている（斜線部）。
光学シート２０は、運転者の視界を妨げない観点から、右サイドウィンドウＷ２を通して運転席から見える進行方向右側の光（外界の光）の一部を、右サイドウィンドウＷ２の背面側から運転席側へ透過させて、その光と映像光（虚像）とを重ねて見せる、いわゆるシースルー機能を備えている。本実施形態において、光学シート２０の反射層２５（後述）は、反射率１０％、透過率８０％のハーフミラー状に形成されている。そのため、運転者は、進行方向右側の視界を妨げられることなしに、外界の光の一部と映像光とを重ね合わせて見ることができる。

次に、光学シート２０の構成について説明する。
図３は、第１実施形態の光学シート２０を説明する図であり、図２に示す光学シート２０の部分断面を示している。
図３に示すように、光学シート２０は、背面側（＋Ｙ側）から順に、第１基材部２１、第１光学形状層２２、第２光学形状層２３、第２基材部２４が積層されている。

第１基材部２１は、光学シート２０の最も背面側（＋Ｙ側）に設けられたシート状の部材である。第１基材部２１は、例えば、光透過性の高いＰＥＴ等のポリエステル樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、アクリルスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂等により形成される。

第１基材部２１の背面側（＋Ｙ側）の面は、図２に示すように、右サイドウィンドウＷ２に接合層（不図示）を介して接合されている。接合層は、第１基材部２１と右サイドウィンドウＷ２とを接合する粘着剤層である。接合層は、第１基材部２１と右サイドウィンドウＷ２との間を透過する映像光が屈折しないよう、これらの層と同等の屈折率を有する材料、例えば、光透過性の高いウレタンアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤等により形成される。

第１光学形状層２２は、第１基材部２１の運転席側（−Ｙ側）に設けられた層である。第１光学形状層２２は、光透過性の高いウレタンアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂等から形成されており、その屈折率は、上述の第１基材部２１と同等の屈折率である。第１光学形状層２２は、運転席側（−Ｙ側）の面に、単位光学形状部２２１が複数設けられている。

この単位光学形状部２２１は、左右方向（Ｘ方向）に延在し、上下方向（Ｚ方向）に沿って複数配列されている。また、単位光学形状部２２１は、運転席側（−Ｙ側）に凸となるように、ＺＹ平面と平行な断面における断面形状が略三角形状に形成されている。単位光学形状部２２１は、第１傾斜面２２１ａと、この第１傾斜面２２１ａと対向する第２傾斜面２２１ｂとを備えている。

第１傾斜面２２１ａは、映像源１１（図１参照）から投射された映像光が直接に入射する面である。第１実施形態の光学シート２０において、第１傾斜面２２１ａは、映像源１１から下向きに投射された映像光と対向するように、斜め上方向（＋Ｚ方向）に向くように形成されている。また、第１傾斜面２２１ａの運転席側（−Ｙ側）の面には、反射層２５（後述）が部分的に形成されている。
第２傾斜面２２１ｂは、映像源１１から投射された映像光が直接入射しない面である。

第２光学形状層２３は、単位光学形状部２２１を覆うように、第１光学形状層２２の運転席側（−Ｙ側）に面に設けられた層である。第２光学形状層２３は、第１光学形状層２２の運転席側の面を平坦にするために設けられている。第２光学形状層２３は、光透過性の高いウレタンアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂等から形成されており、その屈折率は、上述の第１基材部２１や第１光学形状層２２と同等の屈折率である。

ここで、単位光学形状部２２１の第１傾斜面２２１ａが、第１基材部２１に平行な面（ＸＹ平面）となす角度は、αである。また、第２傾斜面２２１ｂが第１基材部２１に平行な面となす角度は、β（β＞α）である。更に、単位光学形状部２２１の配列ピッチは、Ｐであり、単位光学形状部２２１の高さは、ｈである。高さｈは、光学シート２０の厚み方向（Ｙ方向）における単位光学形状部２２１の頂部ｔから単位光学形状部２２１間の谷底となる部位ｖまでの寸法に相当する。なお、配列ピッチＰは、単位光学形状部２２１の配列方向（Ｚ方向）における幅寸法と同等である。

第２基材部２４は、光学シート２０の最も運転席側（−Ｙ側）に設けられたシート状の部材である。第２基材部２４は、第１基材部２１と同じく、光透過性の高いＰＥＴ等のポリエステル樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、アクリルスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂等により形成される。

以上の構成とすることによって、光学シート２０の各層は、光の屈折率が同等となる。ここで、屈折率が同等とは、各層の屈折率が完全に一致する場合だけでなく、各層間において屈折が生じない程度に屈折率が近似している場合も含む。これにより、本実施形態の光学シート２０は、この光学シート２０内において、映像光、外界の光が屈折するのを抑制することができる。

反射層２５は、単位光学形状部２２１の第１傾斜面２２１ａの面上において、光反射性の高い金属、例えば、アルミニウム、銀、ニッケル等により形成される金属層である。本実施形態において、反射層２５は、アルミニウムを蒸着することにより形成されている。なお、これに限らず、反射層２５は、光反射性の高い金属をスパッタリングしたり、金属箔を転写したり、金属薄膜を含有した塗料を塗布したりする等により形成されてもよい。

反射層２５は、光を反射するために十分な厚さであれば、その材料等に応じて厚さを自由に設定することができる。また、反射層２５は、映像光の一部を反射すると共に、光学シート２０の背面側（＋Ｙ側）から入射する外界の光を透過するようなハーフミラー状にしてもよく、その反射率と透過率の割合は適宜に設定することができる。本実施形態の反射層２５は、反射率１０％、透過率８０％のハーフミラー状に形成されている。

反射層２５は、図３に示すように、第１傾斜面２２１ａ上において、映像源１１から投射された映像光が進行する側（−Ｚ側）の位置に設けられている。具体的には、反射層２５は、第１傾斜面２２１ａの頂部ｔから底部ｖ側に向かって所定の幅で形成されており、第１傾斜面２２１ａの底部ｖ近傍には形成されていない。すなわち、反射層２５は、第１傾斜面２２１ａにおいて、映像源１１から投射された映像光の反射に寄与する部分（第１傾斜面２２１ａ上の一部）にのみ形成されており、隣接する単位光学形状部２２１の影となり映像光の反射に寄与しない部分には形成されていない。

このような構成とすることによって、光学シート２０は、映像光を第１傾斜面２２１ａの反射層２５により反射させて光学シート２０から運転席側（−Ｙ側）へ出光させるだけでなく、光学シート２０の背面側（＋Ｙ側）から入射する外界の光を、第１傾斜面２２１ａにおいて反射層２５が形成されていない部分から運転席側へ透過させることができる。なお、光学シート２０に入射する映像光Ｌ及び外界の光Ｇの動作については後に詳述する。

また、本実施形態の反射層２５は、第１傾斜面２２１ａの映像光の反射に寄与しない部分に設けられていないので、第１傾斜面２２１ａの全面に反射層を形成した場合と比較しても、反射層２５で反射する光量が低減することはない。

ここで、効率よく映像光を反射して光学シート２０から出光させる観点から、第１傾斜面２２１ａの角度αは、２５°≦α≦４０°の範囲内に、第２傾斜面２２１ｂの角度βは、８０°≦β≦９０°の範囲内に、単位光学形状部２２１の高さｈは、５０μｍ≦ｈ≦５００μｍの範囲内に形成することが望ましい。また、第１傾斜面２２１ａに平行な面に対する反射層２５の長さをｗ１としたときに、反射層２５は、ｗ１＝Ｐ×ｓｉｎ（９０°―２×α）／ｓｉｎ（９０°＋α）を満たすようにして形成されるのが望ましい。

次に、本実施形態の光学シート２０に入射する映像光Ｌ及び外界の光Ｇの動作について説明する。
映像源１１（図１参照）から単位光学形状部２２１に入射した映像光のうち、一部の映像光Ｌ１は、図３に示すように、第１傾斜面２２１ａの反射層２５において−Ｙ側に反射して、運転者の眼Ｅに向けて出光する。上述したように、映像源１１の位置及び角度は、映像源１１から投射される映像光の入射角θａ（図２参照）が、（θｂ−１０）〜８５°の範囲となるように設定されている。そのため、映像光Ｌ１は、光学シート２０（第２基材部２４）の表面で鏡面反射することなく、そのほとんどが第１傾斜面２２１ａの反射層２５において−Ｙ側に反射して、運転者の眼Ｅに向けて出光する。

また、単位光学形状部２２１に入射した他の映像光Ｌ２は、ハーフミラー状に形成された反射層２５を透過した後、単位光学形状部２２１、第１基材部２１を透過して、右サイドウィンドウＷ２（図２参照）の背面側（＋Ｙ側）から外部に出光する。
一方、外界の光Ｇは、図３に示すように、右サイドウィンドウＷ２を透過した後、光学シート２０の背面側（＋Ｙ側）から光学シート２０内に入光する。光学シート２０内に入光した外界の光Ｇのうち、一部の光Ｇ１は、第１傾斜面２２１ａにおいて反射層２５が形成されていない部分を透過して、運転者の眼Ｅに向けて出光する。
また、第１傾斜面２２１ａの反射層２５に入射した他の外界の光Ｇ２は、その一部が反射層２５によって光学シート２０の背面側へ反射する（不図示）。しかし、その他の外界の光Ｇ２は、ハーフミラー状に形成された反射層２５を透過して、運転者の眼Ｅに向けて出光する。

次に、本実施形態の光学シート２０の製造方法について説明する。
図４は、本実施形態の光学シート２０の製造方法を説明する図である。図４の各分図は、光学シート２０の製造過程を示す図である。

まず、図４（ａ）に示すように、単位光学形状部２２１に対応する凹凸形状が設けられた金型（不図示）を使用して、光学シート２０を構成する第１光学形状層２２を押出成形法、射出成形法等により形成する。第１基材部２１は、形成された第１光学形状層２２の背面側に貼り付けられる。
次に、図４（ｂ）に示すように、単位光学形状部２２１の第１傾斜面２２１ａ上に、真空蒸着法によりアルミニウムを蒸着して反射層２５を形成する。なお、反射層２５は、光反射材料が含有された塗料を塗布することによって形成してもよい。

次に、図４（ｃ）に示すように、第１光学形状層２２の単位光学形状部２２１が形成された側の面に、第２光学形状層２３を構成する樹脂を充填し、平坦面が形成された金型（不図示）によって押圧する。硬化後、金型から離型する等により、第２光学形状層２３が形成される。
次に、図４（ｄ）に示すように、この単位光学形状部２２１上に形成された第２光学形状層２３の背面側に第２基材部２４を貼り付ける。これにより、第１基材部２１、第１光学形状層２２、第２光学形状層２３、第２基材部２４が順に積層された積層体が完成する。最後に、この積層体を、右サイドウィンドウＷ２の形状に合わせて裁断することにより、光学シート２０が完成する。

次に、上述の表示装置１０を備えた警告表示システム１００について説明する。
図５は、表示装置１０を備えた警告表示システム１００の構成を示すブロック図である。この警告表示システム１００は、走行している自動車１の右側前方又は右側後方に存在する対象物の接近を知らせる警告用のメッセージを、右サイドウィンドウＷ２に表示するシステムである。
図５に示すように、警告表示システム１００は、表示装置１０、画像生成部１０１、フロントセンサ１０２、リアセンサ１０３、記憶部１０４及び制御部１０５を備えている。

画像生成部１０１は、光学シート２０に表示させる映像（警告用のメッセージ）を生成する回路である。画像生成部１０１で生成された映像は、映像源１１に送信される。
フロントセンサ１０２は、自動車１の主に前方の状況を検出するレーダー装置である。フロントセンサ１０２は、例えば、自動車１のフロントバンパー（不図示）に取付けられる。フロントセンサ１０２は、自動車１の前方に向けて送信アンテナ（不図示）から検知用の電波を送信し、その反射波を受信アンテナ（不図示）で受信することにより対象物を検知する。フロントセンサ１０２は、検知した対象物までの距離、方位、相対速度等のデータを検知データとして制御部１５へ送信する。

リアセンサ１０３は、自動車１の主に後方の状況を検出するレーダー装置である。リアセンサ１０３は、例えば、自動車１のリアバンパー（不図示）に取付けられている。リアセンサ１０３は、自動車１の後方に向けて送信アンテナ（不図示）から検知用の電波を送信し、その反射波を受信アンテナ（不図示）で受信することにより対象物を検知する。リアセンサ１０３は、検知した対象物までの距離、方位、相対速度等のデータを検知データとして制御部１５へ送信する。

記憶部１０４は、制御部１０５で実行されるプログラム、データ等が記憶される記憶装置である。記憶部１０４は、例えば、半導体メモリにより構成される。本実施形態において、記憶部１０４には、警告表示プログラムが記憶されている。
警告表示プログラムは、コンピュータとしての制御部１０５を、フロントセンサ１０２及びリアセンサ１０３から送信された検知データを解析して、その対象物の種類と状況に適した警告用のメッセージを生成する制御手段として機能させるためのプログラムである。

制御部１０５は、警告表示システム１００の動作を統括的に制御する回路であり、ＣＰＵ、メモリ等を含むマイクロプロセッサにより構成される。制御部１０５は、記憶部１０４からオペレーティングシステム、アプリケーションプログラム（警告表示プログラム）を読み出して実行することにより、各ハードウェアと協働して、表示装置１０（光学シート２０）に警告用のメッセージを表示させる。
なお、警告表示システム１００を構成する上記各部には、電源部（不図示）から必要な電力が供給されている。

上述の警告表示システム１００において、走行中の自動車１のフロントセンサ１０２及びリアセンサ１０３の送信アンテナから、それぞれの方向に向けて検知用の電波が送信される。この電波の送信された方向に対象物が存在していると、反射波がフロントセンサ１０２及びリアセンサ１０３の受信アンテナで受信される。反射波を受信したフロントセンサ１０２及びリアセンサ１０３は、検知した対象物までの距離、方位、相対速度等のデータを検知データとして制御部１０５へ送信する。

制御部１０５は、記憶部１０４から読み出した警告表示プログラムに基づいて、検知データを解析し、対象物の種類と状況に適した警告用のメッセージを生成する。画像生成部１０１は、制御部１０５で生成された警告用のメッセージに基づいて、光学シート２０に表示させる映像を生成する。この映像は、映像源１１から光学シート２０に投射される。例えば、自動車１の右側前方に歩行者がいる場合、光学シート２０には、「右側前方 歩行者注意」のメッセージが映像として表示される。運転者は、右サイドウィンドウＷ２に表示された「右側前方 歩行者注意」のメッセージを見ることにより、進行方向から視線を大きく反らすことなしに、進行方向の右側前方に歩行者が存在することを把握することができる。

以上説明したように、第１実施形態の表示装置１０によれば、映像源１１から投射された映像光は、光学シート２０（第２基材部２４）の表面でほとんど鏡面反射しないため、運転者には映像光と鏡面反射による光とが重なって見えることがない。また、映像源１１から投射された映像光のほとんどが第１傾斜面２２１ａの反射層２５において−Ｙ側に反射して、運転者に向けて出光する。そのため、表示装置１０は、右サイドウィンドウＷ２により鮮明な映像を表示することができる。したがって、本実施形態の表示装置１０によれば、映像源１１を天井部５の右サイドウィンドウＷ２に近い位置に配置した場合でも、良好な視認性を得ることができる。

第１実施形態の表示装置１０は、映像源１１を、天井部５の右サイドウィンドウＷ２に近い位置に配置した場合でも、光学シート２０の表面で鏡面反射の影響を受けにくい。そのため、本実施形態の表示装置１０は、内装パネル２及び天井部５（図１参照）のスペースを有効に利用することができる。

第１実施形態の光学シート２０において、反射層２５は、第１傾斜面２２１ａにおいて、映像源１１から投射された映像光の反射に寄与する部分にのみ形成され、隣接する単位光学形状部２２１の影となり映像光の反射に寄与しない部分には形成されていない。そのため、光学シート２０は、映像光を第１傾斜面２２１ａの反射層２５により反射させて光学シート２０から運転席側（−Ｙ側）へ出光させるだけでなく、光学シート２０の背面側（＋Ｙ側）から入射する外界の光を、第１傾斜面２２１ａにおいて反射層２５が形成されていない部分から運転席側へ透過させることができる。

第１実施形態の光学シート２０において、反射層２５は、反射率１０％、透過率８０％のハーフミラー状に形成されている。そのため、運転者は、右サイドウィンドウＷ２を閉めた状態においても、視界を妨げられることなしに、光学シート２０越しに右サイドミラーＭ１を見ることができる。
第１実施形態の光学シート２０は、右サイドウィンドウＷ２の内側の全面に貼り付けられている。そのため、右サイドウィンドウＷ２の昇降を繰り返した場合でも、光学シート２０の端部が剥がれる等の不具合を生じにくい。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の表示装置１０Ａについて説明する。
第２実施形態の説明及び参照する図面において、第１実施形態と同等の機能を果たす部材、装置等には、第１実施形態と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図６は、第２実施形態の表示装置１０Ａを説明する図である。
第２実施形態の表示装置１０Ａは、図６に示すように、映像源１１の位置及び光学シート２０Ａの内部構成が第１実施形態と相違する。

第２実施形態の映像源１１は、内装パネル２上の右サイドウィンドウＷ２に近い位置に配置されている。映像源１１からは、光学シート２０Ａに対して、上向きに映像光が投射される。そして、映像源１１は、図６に示すように、映像光が入射角θａで光学シート２０Ａへ投射されるように位置及び角度が設定されている。映像光の入射角θａは、第１実施形態と同じであり、光学シート２０Ａのシート面と直交する垂線Ｐに対する角度である。そして、第１実施形態と同様に、入射角θａは、光学シート２０Ａへ投射された映像光（Ｐ波）の反射率がゼロとなる入射角（偏光角）をθｂとした場合、（θｂ−１０）〜８５°の範囲に設定される。

また、第２実施形態の光学シート２０Ａは、単位光学形状部２２１（第１光学形状層２２）の配列方向（Ｚ方向）における第１傾斜面２２１ａ及び第２傾斜面２２１ｂの向きが第１実施形態の光学シート２０と相違する。すなわち、第２実施形態の光学シート２０Ａにおいて、第１傾斜面２２１ａは、映像源１１から上向きに投射された映像光と対向するように、斜め下方向（−Ｚ方向）に向くように形成されている。

第２実施形態の表示装置１０Ａにおいても、映像源１１から投射された映像光は、光学シート２０Ａの表面でほとんど鏡面反射しないため、運転者には映像光と鏡面反射による光が重なって見えることがない。また、映像源１１から投射された映像光のほとんどが第１傾斜面２２１ａの反射層２５において−Ｙ側に反射して、運転者に向けて出光する。そのため、表示装置１０Ａは、右サイドウィンドウＷ２により鮮明な映像を表示することができる。したがって、第２実施形態の表示装置１０Ａによれば、映像源１１を内装パネル２の右サイドウィンドウＷ２に近い位置に配置した場合でも、良好な視認性を得ることができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態の表示装置１０Ｂについて説明する。
第３実施形態の説明及び参照する図面において、第１実施形態と同等の機能を果たす部材、装置等には、第１実施形態と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図７は、第３実施形態の表示装置１０Ｂを説明する図である。
第３実施形態の表示装置１０Ｂは、映像源１１と、光学シート２０を含むフロントウィンドウＷ１Ｂとを備えている。このうち、映像源１１の構成及び配置は、第１実施形態と同じであるため、ここでは相違点のみを説明する。

第３実施形態の表示装置１０Ｂにおいて、光学シート２０は、フロントウィンドウＷ１Ｂの内部に配置されている。すなわち、本実施形態の光学シート２０は、後述する２枚のガラス（３１、３４）の間に挟まれてフロントウィンドウＷ１Ｂと一体に成形された、いわゆる合わせガラスの形態で使用される。光学シート２０は、フロントウィンドウＷ１Ｂの全面に配置されている。
なお、図７では、第１実施形態との対比を容易にするため、フロントウィンドウＷ１ＢがＺ方向に平行に配置された状態を示しているが、フロントウィンドウＷ１Ｂは、実際には自動車１の進行方向に対して傾斜して配置されている。また、図７では、フロントウィンドウＷ１Ｂの厚み方向（Ｙ方向）のうち、＋Ｙ側を背面側とし、−Ｙ側を運転席側とする。

図７に示すように、本実施形態のフロントウィンドウＷ１Ｂは、第１ガラス３１、第１中間層３２、光学シート２０、第２中間層３３及び第２ガラス３４を備えている。
第１ガラス３１は、フロントウィンドウＷ１Ｂの最も室内側に配置された透明な部材である。第１ガラス３１としては、例えば、ソーダライムガラス（青板ガラス）、硼珪酸ガラス（白板ガラス）、石英ガラス、ソーダガラス、カリガラス等の材料を用いることができる。また、第１ガラス３１の厚みは、２〜３ｍｍの範囲とすることが好ましい。

第１中間層３２は、第１ガラス３１と光学シート２０との間に配置された層である。第１ガラス３１及び光学シート２０は、第１中間層３２により接合されている。第１中間層３２は、フロントウィンドウＷ１Ｂの破損時に、第１ガラス３１の破片が飛散するのを防止するために配置されている。第１中間層３２としては、例えば、ＰＶＢ（ポリビニルブリラール）を用いることができる。第１中間層３２の厚みは、例えば、０．３〜０．８ｍｍの範囲とすることが好ましい。また、第１中間層３２の屈折率は、第１ガラス３１、第２光学形状層２３（光学シート２０）と同等であることが望ましい。

光学シート２０は、第１実施形態の光学シート２０と同じく、入射した光の一部を運転席側に反射し、その他の光を透過させるシートである。光学シート２０の基本的な構成は、第１実施形態と同じである。なお、第３実施形態の光学シート２０において、第２基材部２４（図３参照）を省略した構成としてもよい。

第２中間層３３は、第２ガラス３４と光学シート２０との間に配置された層である。第２ガラス３４及び光学シート２０は、第２中間層３３により接合されている。第２中間層３３は、フロントウィンドウＷ１Ｂの破損時に、第２ガラス３４の破片が飛散するのを防止するために配置されている。第２中間層３３としては、第１中間層３２と同じく、ＰＶＢを用いることができる。第２中間層３３の厚みは、例えば、０．３〜０．８ｍｍの範囲とすることが好ましい。また、第２中間層３３の屈折率は、第１ガラス３１、第２光学形状層２３と同等であることが望ましい。
第２ガラス３４は、光学シート２０の最も背面側（＋Ｙ側）に配置された透明な部材である。第２ガラス３４としては、第１ガラス３１と同じ材料を用いることができる。また、第２ガラス３４の厚みは、２〜３ｍｍの範囲とすることが好ましい。

本実施形態のフロントウィンドウＷ１Ｂにおいて、第１中間層３２及び第２中間層３３は、フロントウィンドウＷ１Ｂの上端部（＋Ｚ方向の最上端部）から下端部（−Ｚ方向の最下端部）までの範囲において、それぞれ層厚が均等となるように形成されている。すなわち、フロントウィンドウＷ１Ｂにおいて、第１中間層３２及び第２中間層３３の断面は、楔形状ではなく、上端部から下端部までの範囲において層厚が均等な矩形状となる。

先に説明したように、従来の合わせガラスでは、ＨＵＤの映像光を投射した場合に、光の屈折により映像光が二重に見えることを防止するため、中間層の断面を楔形状としている。一般に、自動車のフロントウィンドウは、車種毎に取り付け角度が異なるため、中間層の断面を楔形状とした場合、その厚み、楔角等は、自動車への取り付け角度に応じて設計される。しかし、現状では、中間層の楔形状を自動車の取り付け角度に応じて設計することは難しく、また、中間層の断面を設計通りの楔形状となるように製造することも難しい。
これに対して、本実施形態のフロントウィンドウＷ１Ｂにおいて、第１中間層３２及び第２中間層３３の断面は、上端部から下端部までの範囲において層厚が均等な矩形状となる。そのため、中間層の断面を楔形状とした従来の合わせガラスに比べて、光学シート２０を含むフロントウィンドウＷ１Ｂの設計及び製造が容易となる。

また、本実施形態の表示装置１０Ｂにおいて、映像源１１は、天井部５のフロントウィンドウＷ１に近い位置に配置されている。映像源１１からは、第１実施形態と同様に、光学シート２０に対して、下向きに映像光が投射される。そして、映像源１１は、図７に示すように、映像光が入射角θａでフロントウィンドウＷ１Ｂへ投射されるように位置及び角度が設定されている。映像光の入射角θａは、フロントウィンドウＷ１Ｂのウィンドウ面と直交する垂線Ｐに対する角度である。そして、第１実施形態と同様に、入射角θａは、フロントウィンドウＷ１Ｂへ投射された映像光（Ｐ波）の反射率がゼロとなる入射角（偏光角）をθｂとした場合、（θｂ−１０）〜８５°の範囲に設定される。

第３実施形態の表示装置１０Ｂにおいても、映像源１１から投射された映像光は、フロントウィンドウＷ１Ｂの表面でほとんど鏡面反射しないため、運転者には映像光と鏡面反射による光が重なって見えることがない。また、映像源１１から投射された映像光のほとんどが第１傾斜面２２１ａの反射層２５において−Ｙ側に反射して、運転者に向けて出光する。そのため、表示装置１０Ｂは、フロントウィンドウＷ１Ｂにより鮮明な映像を表示することができる。したがって、第３実施形態の表示装置１０Ｂによれば、映像源１１を天井部５のフロントウィンドウＷ１Ｂに近い位置に配置した場合でも、良好な視認性を得ることができる。

また、本実施形態の光学シート２０は、フロントウィンドウＷ１Ｂと一体に成形されているため、光学シート２０をフロントウィンドウＷ１の運転席側の表面に貼り付けた場合に比べて、光学シート２０を目立たなくすることができる。したがって、本実施形態のフロントウィンドウＷ１Ｂを実装した自動車１の外観をより向上させることができる。

なお、図示していないが、第３実施形態の表示装置１０Ｂにおいて、映像源１１を、内装パネル２上のフロントウィンドウＷ１Ｂに近い位置に配置した構成としてもよい。その場合、映像源１１から光学シート２０に対して、上向きに映像光が投射される。そのため、第１傾斜面２２１ａは、第２実施形態の光学シート２０Ａ（図６参照）と同様に、映像源１１から上向きに投射された映像光と対向するように、斜め下方向（−Ｚ方向）に向くように形成される。上記のような構成とした場合においても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、実施形態に記載した効果に限定されない。なお、前述した実施形態及び後述する変形形態の構成は、適宜に組み合わせることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本変形形態の説明において、「光学シート２０」は、適宜に「光学シート２０Ａ」であってもよい。

（変形形態）
（１）上述した第１実施形態において、光学シート２０を、助手席側の左サイドウィンドウＷ３に設けてもよいし、運転席側の右サイドウィンドウＷ２及び助手席側の左サイドウィンドウＷ３の両方に設けてもよい。また、光学シート２０は、自動車１のウィンドウであれば、どのウィンドウに設けてもよい。例えば、光学シート２０を、リアのサイドウィンドウ、リアウィンドウ等に設けてもよい。このように、光学シート２０に表示された映像を見るのは、運転者に限らず、助手席又は後部座席に座っている同乗者であってもよい。すなわち、本発明に係る表示装置の「観察者」には、自動車１の運転者だけでなく、同乗者も含まれる。

（２）上述した第１実施形態の光学シート２０において、第１傾斜面２２１ａに形成される反射層２５は、完全反射（反射率１００％）のミラー状に形成されていてもよい。その場合、第１傾斜面２２１ａにおいて、反射層２５の形成されない領域の幅を適宜に調整することにより、映像光を良好に反射させると共に、外光の光を良好に透過させることができる。また、第１実施形態のように、反射率１０％、透過率８０％のハーフミラー状に形成された反射層２５の場合、反射層２５を第１傾斜面２２１ａの全面に形成してもよい。

（３）上述した第１実施形態の光学シート２０において、第１基材部２１及び第２基材部２４（図３参照）を省略した構成としてもよい。その場合、第１光学形状層２２の背面側（＋Ｙ側）の面に接合層（不図示）が形成される。また、第２光学形状層２３の運転席側（−Ｙ側）の面には、ハードコート層を形成することが望ましい。ハードコート層は、光学シート２０の運転席側の表面における傷つき防止を目的とした層である。ハードコート層は、例えば、第２光学形状層２３の運転席側の面に、ハードコート機能を有する紫外線硬化型樹脂（例えば、ウレタンアクリレート等）を塗布することにより形成することができる。このように、光学シート２０の第１基材部２１及び第２基材部２４を省略した構成とすることにより、光学シート２０をより薄く且つ軽くすることができる。

（４）上述した第１実施形態の光学シート２０において、第２傾斜面２２１ｂに微細な凹凸形状を形成してもよい。第１光学形状層２２及び第２光学形状層２３が同一の屈折率を有する材料により形成されていても、両者に微小な屈折率差が生じる場合がある。その場合、第２傾斜面２２１ｂを透過する光の一部が、その第２傾斜面２２１ｂで反射して、二重像（ゴースト）として運転者に視認されることがある。しかし、第２傾斜面２２１ｂに微細な凹凸形状を形成した場合、第２傾斜面２２１ｂに入射した光が拡散するため、二重像の発生を抑制することができる。

（５）上述した第３実施形態において、光学シート２０をフロントウィンドウＷ１Ｂの内部に配置しない構成としてもよい。例えば、光学シート２０を、フロントウィンドウＷ１の室内側（運転席前）に貼り付けてもよい。また、光学シート２０を、天井部５のフロントウィンドウＷ１に近い位置に保持させてもよい。例えば、光学シート２０を保持する構造として、サンバイザーのように上下方向に回動自在に保持する構造を適用することができる。その場合、光学シート２０が運転者の視界に入るように、光学シート２０をフロントウィンドウＷ１の手前側に配置させることもできるし、光学シート２０を運転者の視界に入らない位置に退避させることもできる。

（６）上述した各実施形態において、第１傾斜面２２１ａ（単位光学形状部２２１）に形成される反射層２５は、拡散反射層であってもよい。拡散反射層は、表面に微細な凹凸を有する層である。第１傾斜面２２１ａに拡散反射層を形成した場合、映像源１１は、液晶表示デバイス等で形成された映像光をそのまま光学シート２０へ投射する。これにより、映像光は、光学シート２０において実像として投影される。
（７）上述した各実施形態において、映像源１１を、光学シート２０を貼り付ける側のサイドウィンドウの窓枠に配置してもよい。例えば、図８は、第１実施形態の表示装置１０において、映像源１１を、右サイドウィンドウＷ２の窓枠７に配置した例を示している。また、映像源１１を、サイドウィンドウに隣接するピラー（不図示）に配置してもよい。更に、映像源１１を窓枠、ピラー等に配置する構成において、映像源１１を、光学シート２０に対して上向きに映像光を投射する位置に配置してもよい。

１０（１０Ａ、１０Ｂ） 表示装置
１１ 映像源
２０（２０Ａ） 光学シート
２２ 第１光学形状層
２３ 第２光学形状層
２５ 反射層
２２１ 単位光学形状部
２２１ａ 第１傾斜面
２２１ｂ 第２傾斜面

Claims (4)

1. 車両内の観察者に対して情報を表示する表示装置であって、
   Ｐ波の映像光を投射する映像源と、
   前記車両のウィンドウに設けられ、前記映像源から投射された映像光の一部を観察者側に反射させる光学シートと、
   を備え、
   前記映像源は、
   前記光学シートへ投射される映像光の入射角θａが、前記光学シートへ投射された映像光の反射率がゼロとなる入射角θｂに対して、（θｂ−１０）〜８５°の範囲となるように設定され、
   前記光学シートは、
   第１傾斜面及び第２傾斜面を有する単位光学形状部が複数配列された第１光学形状層と、
   前記第１光学形状層の前記単位光学形状部が設けられた側の面に積層された第２光学形状層と、
   前記第１傾斜面上の少なくとも一部に形成され、入射した光の一部を反射し、その他を透過させる反射層と、
   を備える表示装置。
2. 請求項１に記載の表示装置であって、
   前記第１傾斜面において、前記反射層及び前記反射層が形成されていない部分は、前記光学シートの厚み方向に垂直且つ前記単位光学形状部の配列方向に垂直な方向に延在すると共に、前記単位光学形状部の配列方向に並んで設けられていること、
   を特徴とする表示装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の表示装置であって、
   前記光学シートは、前記ウィンドウの観察者側に貼り付けられていること、
   を特徴とする表示装置。
4. 請求項１又は２に記載の表示装置であって、
   前記光学シートは、前記ウィンドウにおいて、観察者側に配置される第１透明基板と、前記第１透明基板の観察者と反対側に配置される第２透明基板との間に配置されていること、
   を特徴とする表示装置。

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